Ядерные батарейки

Александр Пименов: приближение к мечте

На вопросы корреспондентов электронного издания AtomInfo.Ru ответил заместитель генерального директора АО "НИКИЭТ" по стратегическому управлению и инновационным проектам Александр ПИМЕНОВ.




На пути к ядерной батарейке
Александр Олегович, как меняется отношение в мире к малой атомной энергетике? В особенности, к модульным и транспортабельным реакторам.
Последние годы и даже месяцы показали, что интерес к малым модульным реакторам в мире только увеличивается. Сразу определимся, что речь идёт не об отвлечённых малых модульных реакторах, а об атомных станциях малой мощности, созданных на их основе.
Приведу один пример. Если в прошлом году на совете управляющих МАГАТЭ о своём интересе участвовать в процессе развития малой атомной энергетики заявляло шесть стран, то сейчас их число возросло до 13. Причём это как разработчики, так, я надеюсь, и потенциальные потребители атомных станций малой мощности.
В рамках деятельности МАГАТЭ разрабатывается совместный проект TNPP-II, затрагивающий все аспекты жизненных циклов транспортабельных установок, в том числе правового обеспечения деятельности в данной области. В проекте рассматриваются три case studies - подводные, плавучие и наземные атомные станции малой мощности.
Чем многих привлекают транспортабельные малые реакторы? Созданные на основе малых модульных реакторов атомные станции малой мощности способны решать задачи надёжного и непрерывного энергообеспечения для решения различных задач в конкретных внесетевых районах в необходимом объёме, что обеспечивает оптимальные экономические и эксплуатационные параметры станции.
Современные тенденции в области нераспространения для перспективных реакторных технологий таковы, что объёмы обслуживания на площадке потребителя должны быть значительно сокращены.
В частности, на площадке при международных поставках не должно быть никаких средств, в том числе перегрузочных, позволяющих вскрыть реактор и каким-либо образом извлечь оттуда ядерные материалы.
Как вы понимаете, с этой точки зрения транспортабельные установки практически оптимальны, так как при исключении возможности доступа к компонентам на месте эксплуатации их возможно переместить для обслуживания и перегрузки топлива либо непосредственно к производителю, либо на специализированную станцию обслуживания. Что и предусматривается предполагаемыми логистическими схемами жизненного цикла.
В пользу транспортабельных станций есть и другие аргументы, помимо обеспечения режима нераспространения. Если мы говорим о нашей стране, то у нас тоже было бы возможно вернуть малый реактор на завод для обслуживания и перегрузки топлива, чем заниматься этим, например, на Крайнем Севере, хотя и такой опыт у нас в стране имеется.
Но, учитывая экономику обслуживания, целесообразнее представляется формирование мобильных комплектов оборудования перегрузки и отработка логистических схем обращения со свежим и отработавшим топливом.
Мы, НИКИЭТ, в своих разработках по тематике малой энергетики также ориентируемся на жизненные циклы с применением транспортабельных аппаратов, перезарядка которых предусматривается как на предприятии-производителе, так и для внутреннего рынка на месте эксплуатации.
Полагаю, что первый образец станции должен продемонстрировать технологию обращения с топливом на всех возможных этапах жизненного цикла.
То есть, основной упор вы делаете на транспортабельность малых реакторов?
Давняя инженерная мечта человечества - "ядерная батарейка". Как бы процесс её появления на свет ни тормозился, но цивилизация всё равно к ней придёт.
Постепенно повышается уровень автоматизации атомных станций всех мощностей. Установки конструируются всё более и более компактными и надёжными. Внедряется и развивается культура безопасности на всех стадиях ЯТЦ.
Обсуждаются возможности для минимизации расстояния между станцией и потребителем, а это накладывает особенные требования на проекты установок, так как ни при каких чрезвычайных или аварийных ситуациях не должно быть последствий, приводящих к отселению или неблагоприятным воздействиям на окружающую среду и людей.
Учитывая малый уровень мощности реактора, низкую энергонапряжённость активной зоны, оснащённость необходимыми средствами пассивной безопасности, компактное размещение всех элементов станции внутри прочного объёма защитного корпуса, есть все предпосылки для обеспечения локализации любых возможных проектных и запроектных аварий в период эксплуатации внутри защитного корпуса атомной станции без выхода радионуклидов в окружающую среду.
Всё это означает, что шаг за шагом атомная отрасль приближается к созданию технологии "ядерных батареек". Стремимся к этой цели и мы.
Конкуренты и потребители
Стандартный вопрос. Кто у нас в России может стать потребителем транспортабельных малых реакторов?
Соответственно, стандартный ответ. Прежде всего, это потребители в наших северных районах и других регионах децентрализованного энергоснабжения.
Нами рассмотрены различные возможные места размещения атомных станций малой мощности в районах децентрализованного энергоснабжения Крайнего Севера и Якутии.
Анализ реальных условий и действующих на местах тарифов на электрическую и тепловую энергию наглядно показывает, что наиболее востребованным является уровень мощности станции до 10 МВт(э).
При росте потребностей, соответственно, возможно блочное наращивание мощности, не допуская накопления её излишков на местах, что отрицательно скажется на экономике.
А сегодняшняя реальная стоимость электрической и тепловой энергии в ряде пунктов в несколько раз превышает расчётную себестоимость электрической и тепловой энергии от атомной станции с РУ "Шельф".
Но в последнее время у малой атомной энергетики в таких регионах появился серьёзный конкурент- плавучие станции на СПГ.
Понимаю, что вы имеете в виду, но отвечу так: "Это вопрос дискуссионный". Да, плавучие СПГ-станции выглядят красиво, но всё же надо внимательно просчитывать все аспекты по экономике, экологии и другим направлениям.
И, безусловно, расчёт экономической эффективности следует вести не для отдельной СПГ-станции, а для всего комплекса с обеспечивающей инфраструктурой, и сравнивать с аналогичной инфраструктурой атомных станций малой мощности.
Для нашего проекта "Шельф" мы доказали конкурентоспособность с ветряками и дизельной генерацией. В частности, мы обоснованно говорим, что начинаем выигрывать у дизельной генерации при более чем 12-летнем плановом периоде работы установки. И здесь возникает вопрос времени, мы что-либо развиваем всерьёз и надолго или нет.
Вместе с тем, в период жизненного цикла станции малой мощности предусматривается возможность её перемещения к новому месту эксплуатации до выработки полного ресурса.
Сейчас мы занимаемся сравнением с плавучими СПГ-станциями. Причём мы хотим получить ответ честный и реальный, для себя, а не для рекламы. Вопрос нужно изучить плотно, им занимается наш отдел технико-экономического анализа.
Ситуация многофакторная, есть на что влиять, есть, что нужно учитывать... Предварительно могу сказать, что однозначно называть плавучие СПГ-станции фаворитами нельзя.
За пределами России мы видим интересный рынок для малых транспортабельных АЭС - Африка. На этом континенте только приступают к развитию инфраструктуры атомной энергетики, и вариант с транспортабельными реакторами для них может оказаться удачным.
Про перспективы российских технологий в конкретных странах и на континентах вам лучше ответят в компаниях-интеграторах "Росатома". А наше дело - техника и правовое обеспечение самих атомных станций малой мощности и логистики применения транспортабельных установок на всех этапах жизненного цикла.
Главный вывод, который мы для себя сделали в сотрудничестве с ведущими организациями атомной отрасли и НИЦ "Курчатовский институт" - существующего на сегодняшний день международного права в целом достаточно для обеспечения международных поставок станций малой мощности.
Конечно, вопросы остаются, причём среди них есть тяжёлые - например, вопросы по транспортировке станций со свежим и отработавшим топливом. Они всё ещё требуют детализации в международном праве, однако, как мы считаем, канва для этого создана.
Хочу отметить, что многое будет зависеть от того, какие бизнес-модели будут предложены для применения малых транспортабельных установок. Поэтому мы выступили с предложением направить следующий совместный проект под эгидой МАГАТЭ на отработку различных бизнес-моделей для различных транспортных схем и для того законодательства, которое действует в мире на сегодняшний день.
Какие могут быть бизнес-модели, кроме аренды?
Вариантов много, начиная от аренды и вплоть до модели максимального аутсорсинга, подразумевающей, что за всё отвечает страна-производитель. Это большая тема, и я предлагаю дождаться отчёта МАГАТЭ, который многое прояснит.
У России есть интересный опыт - сдача Индии в аренду атомной подводной лодки. Вы не рассматривали такой пример?
Опыт интересный, но учтите, что Индия - ядерная держава, обладающая всей нужной инфраструктурой и всем необходимым для обращения с таким ядерноопасным объектом.
С такими государствами, как Индия, проблем мы ожидаем меньше всего. Гораздо труднее организовать аренду в странах, которые нуждаются в энергии и хотят её получать, но не имеют для этого ни возможностей, ни полномочий, ни достаточно обеспеченной системы гарантии безопасности.




Континентальные и подводные
Какие проблемы могут быть в том случае, если мы рассматриваем потребителя малых транспортабельных станций, отдалённого от побережья?
Мы как разработчики конструкций и технологий призываем потребителей: "Не надо сразу ставить перед собой задачу разместить станцию в глубине страны!".
Для плавучих станций всё очевидно, но и для станций наземного размещения, мы полагаем, на начальном этапе надо начинать с потребителей, удалённых от прибрежной зоны на разумное расстояние, при котором доступны простые логистические схемы.
Для них известны такие параметры, как грузоподъёмность портовых кранов, состояние дорог от морских портов, и так далее.
Именно эти потребители должны быть выделены в первую очередь, и с ними интегратор должен проводить соответствующую работу. А идти по пути углубления внутрь материковой зоны можно и нужно, но позже.
То же самое справедливо и для внутрироссийского размещения. Одно дело, доставить груз по хорошим дорогам с понятной логистикой, другое - пытаться забросить его по зимнику в условиях ограниченного времени для возможности минимального объёма строительства.
Тогда давайте рассмотрим противоположную ситуацию. Потребитель прибрежный, но размещение установки подводное.
Подводный вариант для нас виделся самым первым и более понятным. Оппоненты часто спрашивают: "Как быть в таком случае с физзащитой?". Отвечу, что организовать её возможно, и обойдётся она дешевле, чем для наземной установки, но придётся прибегнуть к нестандартным решениям.
У подводного размещения есть другая, более важная проблема. Если в транспортной энергетике теплоотвод идёт в открытое море, то у подводной атомной станции теплоотвод идёт в ограниченной прибрежной зоне. Мы получаем тепловое пятно, и придётся особенно тщательно просчитывать воздействие на окружающую среду.
Также для подводной установки особенно важно не допускать выхода радионуклидов в окружающую водную среду. В подводном варианте нашего проекта "Шельф" мы вновь настаиваем на том, что, благодаря его конструктивным особенностям и низкой энергонапряжённости зоны, в случае любой нештатной ситуации вся авария локализуется внутри корпуса.
Конечно, остаётся такой неприятный момент, как обращение с аварийным топливом. Но здесь мы сохраняем достаточную уверенность, потому что у нашей отрасли такой опыт был набран в процессе обращения с аварийными отсеками подводных лодок.
Из известных плюсов подводного размещения - оно почти не забирает у потребителя землю, требуются только коммутационные системы выдачи мощности на берегу. Доступный и практичный вариант применения подводных установок - размещение их под газонефтедобывающими платформами.
От "Шельфа" к "Шельфу-М"
Александр Олегович, в каком состоянии сейчас находится проект "Шельф"?
Мы оцениваем станции малой мощности с реакторной установкой "Шельф" весьма перспективными и надеемся увидеть их в железе. На мой взгляд, "Шельф" - ещё один этап приближения к "ядерной батарейке".
Я неоднократно говорил, что наша идеология выглядит следующим образом. В настоящее время целесообразно создавать установки на технологиях, доступных на сегодняшний день, и параллельно разрабатывать станции следующего поколения.
Невозможно было бы создать автомобиль модели 2020 года, если бы не было первого бензинового автомобиля Карла Бенца в 1885 году. В любой технологии требуется пройти определённый эволюционный путь, и наша отрасль не исключение.
Начиная с прошлого года, работы по "Шельфу" перешли из разряда инициативных в плановые. Сейчас мы занимаемся подготовкой документации на модернизированный "Шельф-М", который соответствует требованиям интегратора по обеспечению его конкурентоспособности на внешнем рынке.
Так как при этом нам приходится менять как массогабаритные, так и технические параметры, то мы одновременно решаем те технические вопросы, которые на первом этапе были упрощены на основе отработанных технических решений.
Исходно мы поступали так: "Есть вещи, которые мы знаем и умеем, из них нужно собрать станцию малой мощности". Теперь у нас появилась возможность усовершенствовать первые варианты проекта.
Добавлю, что "Шельф" был разработан по всем требованиям большой атомной энергетики. Если сделать его по нормам транспортной энергетики, то многое упростится.
Согласование применения данных норм требует временных затрат, поэтому мы сегодня предпочитаем работать с теми правилами и нормами, которые уже есть в нашей стране, так как очень хотим, как можно скорее увидеть "Шельф" построенным и работающим.
И когда первый "Шельф" может быть построен?
О конкретной дате говорить рано. Мы со своей стороны делаем всё возможное, чтобы её приблизить.
Хорошо, тогда сформулируем вопрос так: "В 20-ые годы реально увидеть "Шельф" вживую?".
Я думаю, и мы надеемся, что до конца 20-ых годов первый работающий "Шельф" можно будет не только увидеть, но и замерить напряжение на его выходных клеммах. Мы на это рассчитываем и будем всецело этому способствовать.
Вы сказали, что параметры "Шельфа" меняются. Какой будет его мощность?
Не совсем так. Основные параметры у нас остались пока практически неизменными. В частности, его электрическая мощность 6,6 МВт(э). Но мы рассматриваем и вариант повышенной мощности до 10 МВт(э), это из области обеспечения конкурентоспособности.
Топливо мы используем референтное, уже апробированное, для того чтобы уйти от многолетних испытаний. К тому же, обогащение референтного топлива также менее 20%, и мы не видим никакого смысла его менять, так как рассчитываем и на международные рынки применения в том числе.
Но основная работа сейчас у нас нацелена на массогабаритные показатели и на обеспечение возможности транспортировки к месту установки с максимальной заводской готовностью. При этом пути доставки рассматриваются комбинированные, так как морской и речной пути вызывают у нас меньше всего опасений.
Сохранилось у вас понимание, какие заводы будут изготавливать "Шельф" и оборудование для него?
Сохранилось. Кооперация нам понятна, и она уже представлялась заказчикам. Кроме того, мы работаем сейчас над системой выдачи мощности, определяемся с тем, что у нас будет на выходе - турбомашинное преобразование или какой-то иной вариант. Конечно, стараемся ориентироваться на отечественного производителя, но видим и импортные аналоги.
Правильно ли мы понимаем, что НИКИЭТ для "Шельфа" станет и конструктором, и проектантом?
Мы говорим, что берём на себя функцию комплектного поставщика. Мы станем главным конструктором реакторной установки, планируем взять на себя полностью функцию генпроектировщика, сами намерены привлекать конструктора корпуса, и так далее.
А кто будет научным руководителем проекта?
На текущий момент можно твёрдо обещать, что научный руководитель будет. Кто именно - вопрос на стадии решения. По определённым направлениям мы взаимодействуем с ФЭИ, с Курчатовским институтом и с ВНИИАЭС, откуда назначен научный руководитель направления малых станций в отрасли.
Окончательное закрепление функций для "Шельфа" будет выполнено, когда мы дойдём до стадии техпроекта.
Научный руководитель нужен тогда, когда разрабатывается нечто новое. Если изделие стандартное, на конвейере, то для него научный руководитель требуется, в основном, в части сопровождения развития.
А для "Шельфа"?
А для "Шельфа", как нам представляется, научный руководитель необходим в процессе лицензирования и, в первую очередь, для подтверждения основ безопасности. Мы в состоянии сделать это сами, но важно, чтобы другая авторитетная организация подкрепила наши выводы своими расчётами.
Насколько плотно вы общаетесь с Ростехнадзором?
С Ростехнадзором общались неоднократно, с НТЦ ЯРБ плотно сотрудничаем. Общая программа взаимодействия выработана.
В нашем общении с регулятором два основных направления - обеспечение безопасности и доработка нормативной правовой базы под малые атомные установки.
Позиция Ростехнадзора известна. Он считает, что норм для больших станций вполне достаточно, и ничто не мешает нам создавать малые станции по нормам для больших. Мы с этим согласились и это требование исполняем.
Но если мы сможем в каких-то случаях показать избыточность норм для больших станций и обосновать безопасность отступлений от них, то, как я надеюсь, Ростехнадзор найдёт возможность и пойдёт нам навстречу, приняв соответствующие решения, благо в мире уже есть прецедент в данном вопросе.
Будет ли связано лицензирование "Шельфа" с какими-то особенными сложностями?
Полагаю, что никаких блокирующих или серьёзных проблем не должно быть, так как мы настаиваем на том, что референтные решения и конструкции были отработаны на транспортных установках.
Опыт лицензирования "Ломоносова" подойдёт?
Мне некорректно его сейчас оценивать, но в любом случае это опыт, и он полезен как любой другой опыт.
Насколько хорошо разработка "Шельфа" поддержана расчётными кодами?
Если брать сегодняшние действующие коды, то мы не испытываем недостатка в их наличии. В "Росатоме" разрабатываются коды нового поколения, постоянно идёт процесс их совершенствования, экспериментального подтверждения, и это положительно влияет на качество обоснований для установок различных типов, в том числе перспективных.
Также перед нами стоит задача создания цифрового двойника. Мы воспринимаем её серьёзно, поскольку отработка на цифровых моделях значительно упрощает и делает более надёжным и качественным весь процесс разработки проекта, а в итоге и сам проект.
Из опыта транспортной энергетики можно вынести следующий полезный урок: "Даже если в схеме на бумаге всё идеально, то на заводе концы патрубков друг с другом почему-то не совпадут". Цифровые методы проектирования позволяют оптимизировать процесс проектирования и сократить количество подобных ошибок.
В итоге мы стремимся и получим конечный продукт в виде современной атомной станции малой мощности "Шельф", выполненный на высоком научно-техническом уровне с обеспечением всех компонентов культуры безопасности.
Спасибо, Александр Олегович, за интересное интервью для электронного издания AtomInfo.Ru.





Интервью провели и подготовили Игорь БАЛАКИН и Александр УВАРОВ (AtomInfo.Ru).